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Disposizione pannelli e stringhe in orizzontale/verticale

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  • Disposizione pannelli e stringhe in orizzontale/verticale

    Ciao a tutti, ho intenzione di installare due impianti fotovoltaici di complessivi 7kWp circa per due appartamenti (4kW+3kW probabilmente, ma è ancora da stabilire con certezza), e vorrei avere alcuni consigli ed opinioni di voi esperti del forum per capirne un pò di più.

    L'impianto sarà su tettoia rivolto ad ovest con inclinazione di 5° circa. Secondo i dati PVGIS per la posizione/orientazione dei moduli, si dovrebbero produrre circa 9800 kWh annui.

    C'è però un problema di ombre consistente nei mesi invernali, per circa due ore a cavallo di mezzogiorno. Secondo i dati PVGIS, anche nel caso estremo di considerare del tutto nulla la produzione da Novembre a Gennaio, comunque l'impianto potrebbe produrre più di 1200kWh/kWp e quindi sarebbe conveniente.

    Vorrei però capire se, per questa particolare configurazione, posizionare i pannelli in orizzontale o in verticale possa permettere di ottimizzare un pò le prestazioni e diminuire le perdite per ombreggiamento. Ci sono anche due antenne che potrebbero creare problemi nel tardo pomeriggio.
    Ho fatto delle simulazioni con SketchUp che allego qui di seguito come gif; sono l'andamento dell'ombreggiamento nel corso del giorno al 21 dicembre, 21 febbraio e 21 giugno.
    Il 21 dicembre l'impianto a mezzogiorno è totalmente coperto, poi il limite dell'ombra si sposta giornalmente finché, da metà febbraio in poi è praticamente primo di ombre.

    Situazione peggiore il 21 dicembre:
    Clicca sull'immagine per ingrandirla. 

Nome:   casa_12-21_still.JPG 
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Dimensione: 32.9 KB 
ID: 1986438

    Archivio con animazioni:
    ombre.zip

    Disponendo i pannelli in verticale (come nelle immagini), l'ombra potrebbe tagliare la produzione dell'intero pannello, ma si muoverebbe nel corso del giorno.
    Disponendo i pannelli in orizzontale, l'ombra potrebbe tagliare la produzione dell'intero pannello, in base al giorno dell'anno tra 21 dicembre e febbraio.

    Considerando il funzionamento dei diodi di bypass e supponendo che il MPPT trovi il massimo globale, per la disposizione ottimale bisogna considerare come varia l'ombra nel corso del giorno, o nel corso dei giorni, o magari non cambia niente?
    E per le stringhe (immagino di 5-6 elementi) meglio per le file orizzontali o verticali?

    I moduli dovrebbero essere Trunsun DuDrive Halfcut TSHM-120L da 340Wp @STC e quindi dovrebbe essere necessari 21 moduli per raggiungere (12+9 per i due impianti). A proposito, che ne pensate di questi moduli?

    Spero di essere stato abbastanza chiaro nella spiegazione e quel il quesito susciti il vostro interesse.
    File allegati

  • #2
    Mi sembra che tu abbia già molte idee chiare.

    Sulla disposizione dei pannelli in generale governa l'orientamento della linea di demarcazione dell'ombra.
    I pannelli di solito hanno le sottostringhe sottoposte a diodi di by-pass orientate nel senso della lunghezza, se la demarcazione dell'ombra è parallela al lato lungo è meglio perchè saranno coinvolte solo le sottostringhe entro l'ombra e alcune sottostringhe potranno essere fuori dall'ombra. Se la demarcazione è parallela al lato corto tutte le sottostringhe vengono tagliate contemporaneamente.

    Questo in teoria, in realtà le cose nel mondo reale sono complicate, la linea di demarcazione dell'ombra di solito non è ne parallela al lato corto ne a quello lungo ma c'è ne più d'una e si muovono in diagonale e cambia secondo l'ora ed a seconda della stagione, come si vede nei tuoi video.

    Ad esempio nel tuo video del 21/12 si vede che l'ombra si muove come se ci fossero edifici intorno al sud, quindi spazzando da ovest ad est, questo farebbe pensare che sia meglio porre il lato lungo dei pannelli orientato nord-sud, quindi nel tuo caso pannello orizzontali.

    Nel video dei 21/2 però si vede che la linea d'ombra sfiora l'impianto, sempre muovendosi da ovest ad est. Quindi da ottobre a febbraio, la linea d'ombra spazza parzialmente l'impianto con tre linee di demarcazioni, che corrispondono al tetto ed alle pareti dell'edificio ombreggiante. La più persistente è quella del tetto, quindi sembra consigliabile mettere i pannelli con il lato lungo in direzione est-ovest, in modo che in un certo giorno per un pannello tagliato a meta ci siano sottostringhe attive.

    Altra cosa: L'ombra ferma la luce diretta, ma non ferma la luce diffusa, se non quella dietro l'elemento ombreggiante naturalmente, ma la luce diffusa proviene da tutte le direzioni del cielo, quindi ne arriva sempre parecchia. In inverno si va molto di più con la luce diffusa, perchè l'inclinazione dei raggi del sole sui pannelli è alta (nel tuo caso che li hai poco inclinati ancora di più, ma in questo modo raccolgono meglio la luce diffusa) e perchè spesso è nuvoloso ed in quel caso la luce diffusa è di più, anche se molta meno di una luce diretta in una giornata di sole (viceversa nelle giornate di sole la luce diffusa è scarsa).
    Per dire che un'ombra invernale non è la fine del mondo, come del resto mi sembra tu abbia già capito.

    Sulla suddivisione in stringhe dei pannelli ci sono anche criteri di ottimizzazione dell'inverter. Per le ombre valgono discorsi analoghi a quelli delle sottostringhe dei pannelli. Se si separano le stringhe in ombra e quelle esposte è meglio.

    ciao
    Solare termico: 5mq piani, 500l serbatoio in polietilene con serpentina inox, a svuotamento autocostruito, da ottobre 2010.
    Solare fotovoltaico: 2.86 kW 13 x 220 W Conergy Power Plus, inverter Power One 3.0 Outd, azimut -45, tilt 22, qualche ombra, da maggio 2011.

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    • #3
      @aaaaadddddfffff - Quote:
      Ho fatto delle simulazioni con SketchUp che allego qui di seguito come gif
      Ti avevo inviato un MP ieri, non so se lo hai visto, se puoi mi fai sapere ? Grazie.
      PDC Daikin Hybrid Multi - FV 8 kWp Viessmann 400W - SE 6000H - LG Prime 32kW - Zappi 7kW - Kona 64kWh

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      • #4
        Grazie toninon per i chiarimenti. Mi rimane però il dubbio perché, come dici, da un certo punto di vista sembrerebbe più conveniente metterli in orizzontale e da un altro punto di vista in verticale.

        Intanto ho installato il plugin skelion per sketchup che consente di simulare le perdite per ombreggiamento e riporta perdite che variano dallo 0,8% al 3,9% in base alla posizione del pannello e orientazione. Tale valore non mi è ben chiaro come venga calcolato ma penso che prenda in considerazione solo qual'è la porzione di pannelli in ombra nel tempo, quindi non considera che anche una piccola ombra può bloccare tutto il modulo/stringa. Se qualcuno ha mai usato questo tool, sarebbe interessante saperne di più sul funzionamento.
        Un altro report del tool stima lo "shading derate" per mese-ora, con valori che nel mio caso arrivano al 50%-60% per le ore centrali dei mesi invernali, come intuibile dalle simulazioni delle ombre. Questo dato è probabilmente più utile per stimare le perdite in produzione.

        Oltre all'orientazione, quello che vorrei cercare di capire è se utilizzando degli ottimizzatori a livello di modulo otterrei benefici o se la spesa non vale la resa. Come potrei effettuare una stima?

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        • #5
          Otterresti benefici ma se ne valga la spesa è un altro discorso. Dovessi dire mi sembra di no.
          Gli ottimizzatori hanno almeno due vantaggi:
          1. Permettono il monitoraggio ed il controllo di ogni modulo in modo indipendente. E' questo è un vantaggio comunque.
          2. Permettono di ottimizzare il rendimento del modulo e della stringa cui appartiene in caso sia soggetto ad ombra parziale o totale.


          La funzione (2) è ottenibile anche dall'inverter di stringa, che può forzare l'attivazione dei diodi di bypass facendo lavorare l'impianto ad una corrente superiore a quella che le sottostringhe o l'intero modulo possono generare perchè sono in ombra. Ci sono sicuramente differenze nella gestione, comunque la sostanza è questa.
          L'attivazione dei diodi di by-pass comporta che l'intera sottostringa o modulo viene disattivato, quindi cessa di produrre. Nel caso degli ottimizzatori invece il modulo continua a produrre. Erogherà una corrente inferiore che però viene trasformata dall'ottimizzatore in modo da renderla analoga a quella dei moduli attivi.

          Tieni presente che in caso di ombra il modulo lavora con la corrente che illumina le parti in ombra (non è esattamente così perchè le celle non in ombra produrranno una tensione maggiore a parità di corrente), cioè con la luce diffusa. La luce diffusa in una giornata serena è abbastanza scarsa, perchè non ci sono le nuvole a diffonderla, quindi la potenza erogata sarà bassa.

          Naturalmente se anche una sola cella è oscurata la potenza dell'intera sottostringa crolla comunque. In teoria anche l'ottimizzatore di modulo può far attivare i diodi di bypass del modulo per far produrre a pieno carico le sottostringhe oscurate ed escludere le sottostringhe oscurate, scegliendo la combinazione migliore. Però come per gli inverter di stringa è da vedere se lo fa in modo efficiente. Nel caso degli inverter di stringa l'algoritmo di MPPT scan risolve comunque i problemi (ma non è detto che serva, io ad esempio ho ombre ma non lo attivo).

          Nel tuo caso la potenza recuperata sarebbe "invernale", cioè poca, anche perchè le giornate serene sono poche. E' anche vero che con un impianto scarsamente inclinato come il tuo la luce diffusa è più importante. ma è comunque scarsa nelle giornate serene, che sono quelle per cui si parla di ombra.

          Il calcolo non è banale ma con qualche approssimazione penso riuscirai a farti un'idea, mi sembra che hai già qualche dato.

          Se dovessi scegliere se mettere gli ottimizzatori o usare gli stessi soldi per mettere più pannelli credo non ci sarebbe partita e la seconda opzione ti darebbe un rendimento n volte superiore. Però se lo spazio è quello che è allora ottimizzando avresti comunque un impianto che produce di più.

          cioa
          Solare termico: 5mq piani, 500l serbatoio in polietilene con serpentina inox, a svuotamento autocostruito, da ottobre 2010.
          Solare fotovoltaico: 2.86 kW 13 x 220 W Conergy Power Plus, inverter Power One 3.0 Outd, azimut -45, tilt 22, qualche ombra, da maggio 2011.

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          • #6
            Originariamente inviato da toninon Visualizza il messaggio
            1. Permettono di ottimizzare il rendimento del modulo e della stringa cui appartiene in caso sia soggetto ad ombra parziale o totale.
            a fronte di una leggera perdita di conversione per sempre , anche quando sono in sole pieno.... l'avevi letto il mp che ti avevo mandato sui SE ?
            AUTO BANNATO

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            • #7
              Si l'avevo letto e lo riguardato. Però ricordo che l'ottimizzatore Solar Edge ha rendimento elevato, ed anche l'inverter, probabilmente perchè lavora a tensione controllata. Deve essere fatto il prodotto dei due rendimenti, che è minore di entrambi, però da quel che ricordo il rendimento totale è comunque alto.

              ciao
              Solare termico: 5mq piani, 500l serbatoio in polietilene con serpentina inox, a svuotamento autocostruito, da ottobre 2010.
              Solare fotovoltaico: 2.86 kW 13 x 220 W Conergy Power Plus, inverter Power One 3.0 Outd, azimut -45, tilt 22, qualche ombra, da maggio 2011.

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              • #8
                Ho capito il rendimento elevato , ma undervoltare mettiamo 15 pannelli con opti, da 30-32 a 23V per sempre , per tenere i 360V nominali non credo sia costo 0 , ogni opti qlc perde ....
                AUTO BANNATO

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                • #9
                  Ho scaricato questo documento dal sito Solaredge. Ci sono grafici abbastanza dettagliati del rendimento. Effettivamente se si va fuori dai livelli di tensione indicati non si sa cosa succede.

                  ciao
                  File allegati
                  Solare termico: 5mq piani, 500l serbatoio in polietilene con serpentina inox, a svuotamento autocostruito, da ottobre 2010.
                  Solare fotovoltaico: 2.86 kW 13 x 220 W Conergy Power Plus, inverter Power One 3.0 Outd, azimut -45, tilt 22, qualche ombra, da maggio 2011.

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                  • #10
                    L'inverter è ovvio che abbia il massimo rendimento perchè gli manca la parte DC/DC per portare la tensione ai 350-360V CC da cui poi si può creare la AC di 230V se non vado errato , infatti gli inverter monofase hanno il massimo rendimento con quelle tensioni , sono gli opti che gestiscono la tensione che devono aumentare o calare , quindi quello che fà un inverter normale lo stadio da cui sia che abbia 150 o 500V di pannelli arriva alla tensione nominale , lo fanno gli opti e mi sà che li il rensimento che dichiarano è del 99% ma in quali condizioni , soprattutto quando si montano 25 pannelli in serie e devo portare la tensione a 350 ?!?!

                    p.s. ho aperto una discussione anhe su un pannello con opti integrato dammi un parere su quello che penso...
                    AUTO BANNATO

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                    • #11
                      Solaredge non specifica l'efficenza in funzione del differenziale di tensione, nel documento è indicata solo la tensione Vmp dell'ottimizzatore.
                      Probabilmente i dati sono per situazioni ottimali.
                      Se faccio una stringa sola da 25 pannelli da 38 Vmpp e generano circa 34 V sono 850 V, da ridurre diciamo a 380 V di stringa, quindi 15.2 V per pannello quindi oltre il 50 %. Qual è l'efficienza in queste condizioni ? Senza dati è un discorso da specialisti di elettronica.

                      ciao
                      Solare termico: 5mq piani, 500l serbatoio in polietilene con serpentina inox, a svuotamento autocostruito, da ottobre 2010.
                      Solare fotovoltaico: 2.86 kW 13 x 220 W Conergy Power Plus, inverter Power One 3.0 Outd, azimut -45, tilt 22, qualche ombra, da maggio 2011.

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                      • #12
                        Ho trovato come funziona Pannello con ottimizzatore integrato cosa ne pensi ?
                        AUTO BANNATO

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